Pokroky ve výzkumu, diagnostice a terapii

Transkript

1 Pokroky ve výzkumu, diagnostice a terapii Vydává Společnost pro pojivové tkáně Ambulantní centrum pro vady pohybového aparátu Katedra antropologie a genetiky člověka PřF UK v Praze Odborná společnost ortopedicko-protetická ČLS J.E.Purkyně ročník 11 / 2004 číslo 3-4 EMBASE / Excerpta Medica

2 ORTOTIKA-PROTETIKA s.r.o Ústí nad Labem, Sociální péče č. 3316/12A tel.: , , fax: Výroba a aplikace individuálně zhotovovaných ortopedických pomůcek protézy dolních a horních končetin ortézy dolních a horních končetin ortézy trupové měkké bandáže ortopedická obuv a ortopedické vložky Zdravotní prodejna nabízí: hole, berle, diaobuv, adjuvatiku, sériové pomůcky, ortopedické vložky

3 POHYBOVÉ ÚSTROJÍ ročník 11, 2004, číslo 3+4 datum vydání VEDOUCÍ REDAKTOR: ZÁSTUPCE VEDOUCÍHO REDAKTORA: VĚDECKÝ SEKRETÁŘ: ODPOVĚDNÝ REDAKTOR: REDAKČNÍ RADA Doc. MUDr. Ivo Mařík, CSc. Prof. Ing. Miroslav Petrtýl, DrSc. MUDr. Miloslav Kuklík, CSc. Ing. Pavel Lorenc Prof. MUDr. Milan Adam, DrSc. Prof. MUDr. Jaroslav Blahoš, DrSc. Doc. RNDr. Pavel Bláha, CSc. Prof. Ing. Jan Čulík, DrSc. Doc. MUDr. Ivan Hadraba, CSc. Prof. RNDr. Karel Hajniš, CSc. Ing. Hana Hulejová Prof. MUDr. Josef Hyánek, DrSc. Prof. MUDr. Jaromír Kolář, DrSc. Doc. MUDr. Petr Korbelář, CSc. Doc. MUDr. Vladimír Kříž Prof. Ing. František Maršík, DrSc. Doc. RNDr. Ivan Mazura, CSc. Prof. MUDr. Ctibor Povýšil, DrSc. Doc. MUDr. Milan Roth, DrSc. Doc. MUDr. Václav Smrčka, CSc. Prof. PhDr. Jiří Straus, DrSc. MUDr. Jan Všetička RNDr. Otto Zajíček, CSc. Prof. Dr. Ing. Romuald Bedzinski, Politechnika Wroclawska, Poland Dr. Michael Bellemore, F.R.A.C.S., Westmead NSW 2145, Sydney Ass. Prof. Jacques Cheneau, MD, Saint Orens, France Prof. Tomasz Karski, MD, PhD, Lublin, Poland EDITORIAL BOARD Doc. Dr. Med. Kazimierz S. Kozlowski, M.R.A.C.R., Westmead NSW 2145, Sydney Prof. František Makai, MD, DSc., Bratislava, Slovakia Prof. Dr. Med. Zoran Vukasinovic, Belgrade, Yugoslavia Pohybové ústrojí. Pokroky ve výzkumu, diagnostice a terapii. ISSN Vydává Společnost pro pojivové tkáně, Ambulantní centrum pro vady pohybového aparátu, Katedra antropologie a genetiky člověka, PřF UK v Praze & Odborná společnost ortopedicko protetická ČLS J. E. Purkyně Excerpováno v Excerpta Medica. Tiskne PeMa, Nad Primaskou 45, Praha 10 Návrh obálky Rudolf Štorkán Časopis vychází 4krát ročně, nebo jako dojčíslo 2krát ročně. Každá práce je recenzována. Objednávky přijímá Ambulantní centrum pro vady pohybového aparátu, Olšanská 7, Praha 3, tel./fax: (+420) , Rukopisy zasílejte na adresu Doc. MUDr. Ivo Mařík, CSc., Olšanská 7, Praha 3, (ambul_centrum@volny.cz) ve formátu doc, rtf. Vydavatel upozorňuje, že za obsah inzerce odpovídá výhradně inzerent. Časopis jakožto nevýdělečný neposkytuje honoráře za otištěné příspěvky POHYBOVÉ ÚSTROJÍ, ročník 11, 2004, č

4 LOCOMOTOR SYSTEM Advances in Research, Diagnostics and Therapy Published by The Society for Connective Tissues, Prague, Ambulant Centre for Defects of Locomotor Apparatus Prague, Dept. of Anthropology and Human Genetics, Faculty of Science Charles University in Prague & Czech Society for Prosthetics and Orthotics J. E. Purkyně, Prague, Czech Republic Call for papers Support this journal by sending in your best and most interesting papers. Publication will normally be within six months of acceptance. The journal appears four times in a year. Chief editor: Associate Editor: Scientific Secretary: Responsible Editor: Ivo Mařík Miroslav Petrtýl Miloslav Kuklík Pavel Lorenc Editorial board Milan Adam Petr Korbelář Romuald Bedzinski Michael Bellemore Jaroslav Blahoš Pavel Bláha Jacques Cheneau Jan Čulík Ivan Hadraba Karel Hajniš Hana Hulejová Josef Hyánek Tomasz Karski Jaromír Kolář Kazimierz Kozlowski Vladimír Kříž František Makai František Maršík Ivan Mazura Ctibor Povýšil Milan Roth Václav Smrčka Jiří Straus Zoran Vukasinovic Jan Všetička Otto Zajíček Submitted papers: Locomotor System will review for publication manuscripts concerned with progress in research of connective tissue diagnostics, medical and surgical therapy mainly in the fields of orthopaedic surgery, dysmorphology (multiple congenital abnormalities of skeleton) and plastic surgery, biomechanics and biorheology, clinical anthropology and paleopathology. The journal has an interdisciplinary character which gives possibilities for complex aproach to the problematics of locomotor system. The journal belongs to clinical, preclinical and theoretical medical branches which connect various up-to-date results and discoveries concerned with locomotor system. Papers published in the journal are excerpted in EMBASE / Excerpta Medica. We prefer the manuscripts to be prepared according to Uniform Requirements for Manuscripts Submitted to Biomedical Journals (Vancouver Declaration, Brit med J 1988; 296, pp ). 134 LOCOMOTOR SYSTEM vol. 11, 2004, No. 3+4

5 POHYBOVÉ ÚSTROJÍ, 11, 2004, č. 3+4 Pokroky ve výzkumu, diagnostice a terapii LOCOMOTOR SYSTEM 11, 2004, No. 3+4 Advances in Research, Diagnostics and Therapy OBSAH SOUBORNÉ REFERÁTY STANITSKI D. F. Strategie prodlužování končetin CONTENT REVIEWS STANITSKI D. F. Strategies of limb length equalization 137 PŮVODNÍ PRÁCE MAŘÍK I., STRAUS J., SOCHR T. Biomechanické a kriminalistické aspekty podogramů dětí s kostními dysplaziemi a vrozenými končetinovými defekty PETRTÝL M. ET AL. Některé základní aspekty zabezpečující účinnou a dlouhodobou stabilitu kompozitních kyčelních implantátů ČERNÝ P., PALLOVÁ I., MAŘÍK I. Grafická metoda určení rotace obratlů. Prospektivní studie P. ČERNÝ, I. MAŘÍK Ramenní ortéza pro léčení poranění akromioklavikulárního kloubu LINHARTOVÁ J. Neintervenční prospektivní studie hodnotící míru bolestí zad u pacientek s diagnostikovanou osteoporózou bederní páteře ORIGINAL PAPERS MAŘÍK I., STRAUS J., SOCHR T. Biomechanical and criminalistic aspects of podograms in children suffering from some bone dysplasias and congenital limb defects PETRTÝL M. ET AL. Some fundamental aspects securing the effective long-term stability of composite hip replacement ČERNÝ P., PALLOVÁ I., MAŘÍK I. Graphical method of axial vertebral rotation assessment. A prospective study P. ČERNÝ, I. MAŘÍK Shoulder orthosis for treatment of injury of the acromioclavicular joint LINHARTOVÁ J. Nonintervation prospective study evaluating the degree of low back pains at female patients with diagnosed osteoporosis POHYBOVÉ ÚSTROJÍ, ročník 11, 2004, č

6 KONFERENCE ČULÍK J. 4th International Workshop on Musculoskeletal and Neuronal Interaction, hotel Meliton Beach, Chalkidiki, května ADAM M. XIXth FECTS Meeting, Taormina Giardini Naxos, Sicílie, července CONFERENCES ČULÍK J. 4th International Workshop on Musculoskeletal and Neuronal Interaction, hotel Meliton Beach, Chalkidiki, May , ADAM M. XIXth FECTS Meeting, Taormina Giardini Naxos, Sicilia, July 9 13, ZPRÁVY Informace o Mezinárodní společnosti muskuloskeletálních a neuronálních interakcí (ISMNI) a jejím oficiálním časopisu Journal of Musculoskeletal & Neuronal Interactions Životní jubilea MUDr. Vladimír Mikyška, CSc Profesor MUDr. L. G. Farkas, DrSc., FRCSC NEWS Information on the International Society of Musculoskeletal and Neuronal Interactions (ISMNI) and its officional journal the Journal of Musculoskeletal & Neuronal Interactions Anniversaries MUDr. Vladimír Mikyška, PhD Profesor MUDr. L. G. Farkas, DrSc., FRCSC SMĚRNICE AUTORŮM INSTRUCTIONS FOR AUTHORS OBSAH ROČNÍKU CONTENTS OF VOLUME OBSAH ROČNÍKU CONTENTS OF VOLUME SUPPLEMENTUM The 6th Prague-Sydney Symposium, Diagnostics and Treatment of Congenital and/or Acquired Locomotor Apparatus Defects SUPPLEMENTUM The 6th Prague-Sydney Symposium, Diagnostics and Treatment of Congenital and/or Acquired Locomotor Apparatus Defects LOCOMOTOR SYSTEM vol. 11, 2004, No. 3+4

7 SOUBORNÉ REFERÁTY REVIEWS STRATEGIE PRODLUŽOVÁNÍ KONČETIN STRATEGIES OF LIMB LENGTH EQUALIZATION STANITSKI D. F. Professor of Orthopaedic Surgery, Medical University of South Carolina, Charleston, South Carolina, USA The first decision to be made in limb length equalization is which patient actually has a problem that needs attention. The literature is relatively clear that an actual or projected discrepancy at maturity of < 2.0 cm is not an issue. In the cm range, the literature is not as clear and it is generally agreed that a projected difference of > 2.5 cm warrants attention. The projection of LLD (limb length discrepancy) in the skeletally immature patient is an inexact science. Serial radiographs, ideally of the same type, in the same institution, and assessed by the same orthopaedic surgeon are the ideal. These may be scanograms (C.T. or regular), teleo- or orthoroentgenograms. CT scanograms are the most accurate, particularly for patients with hip and/or knee contractures, but may require a second visit due to scheduling issues. None of these methods takes the foot height into account. This can be very important particularly in many congenital situations (e.g. fibular hemimelia) where the foot height may be greatly reduced thus contributing to the LLD. Depending on whether Green-Anderson (3), Moseley (5) or Arithmetic methods of projection are going to be utilized, a left (by convention) hand and wrist film may be needed at each visit for bone age assessment (4). The latter can be months inaccurate but after multiple films, the difference generally evens out. Using one of the above methods will give a projected LLD in the immature patient. In those who are near or at skeletal maturity multiple measurements and bone ages are unnecessary. Obviously operating on the shoe and not the patient is the least expensive and least morbid option. In general, unless the patient has always had a lift, lifts are inflexible and can be heavy and often inhibit rather than help the patient. They should be tapered at the toe. About 1.5 cm will fit inside a shoe but more than that will need to be applied to the sole. A shoe lift may be preferable to surgery in a small discrepancy. For large differences in the patient POHYBOVÉ ÚSTROJÍ, ročník 11, 2004, č

8 who cannot or will not undergo surgery a prosthesis is often necessary. The foot is commonly put in equinus to decrease width of the prosthesis. It needs to be recognized that a foot and ankle deformity will result and this should be avoided if the foot is ultimately to be preserved. Timing of a limb lengthening or shortening is not as critical as an epiphyseodesis. If multiple lengthenings are anticipated they should be spaced out to allow normal intervening life. Limb shortening can be diaphyseal or subtrochanteric generally in the femur to avoid compartment syndrome, neurovascular problems and nonunions reported in tibial shortening. Shortening should be < 6 cm to avoid permanent muscle weakness. Biomechanical data suggests subtrochanteric shortening may be preferable to diaphyseal. One must anticipate temporary limb fattening, weakness and knee extensor lag which the patient should know. It takes at least 6 months to regain normal function and the patient s height will ultimately be that standing on their short limb. An epiphyseodesis is basically a limb shortening over time. The percutaneous technique is currently usually used although the older Phemister method (6) and staples (1, 2) also work. The general success of this depends on the prediction of the amount of ultimate discrepancy and the timing of the epiphyseodesis. It also depends on where the limb is short (thigh or leg) and thus where the epiphyseodesis is done (distal femur vs. proximal tibia or both). Generally, the accuracy depends on having multiple measurements over time especially if one is using the Moseley method and graph (1988). Obtaining multiple bone ages make the vagaries of bone age even out over time. Using the Green-Anderson (1963) or arithmetic method, multiple measurements are not used which may or may not be advantageous. Regardless of choice, one should not mix methodologies or types of radiographs as measurements will vary particularly when trying to compare different types of imaging. The ideal epiphyseodesis patient has a projected normal height, a straight limb, multiple measurements over 3 4 years and a projected ultimate difference of 2 5 cm. Limb lengthening by any means is arduous for the patient and surgeon. The patient and caregiver must be committed to the process, careful followup is necessary and ideally both proximal and distal joint function is good or normal. In general all current forms of limb lengthening require maturation of the lengthened bone. The accurate assessment of lengthened bone hardness is difficult and thus problems of deformation of regenerate bone still exist. Ideally, internal limb lengthening would be preferable to an external uni- or multi-planar device. Unfortunately, these devices, though under development, are quite expensive and are more complication-free in the femur than the tibia. There is a mechanical femoral device (Albizzia nail) and a hydraulic one. There are a number of potential problems with any limb elongation which have been well detailed in the literature. Before undertaking any lengthening these should be well known to the surgeon and understood by the patient. The limits of lengthening are not known precisely. Generally, lengthening for acquired problems (eg. growth arrest from trauma) is easier than for congenital issues (e.g. fibular hemime- 138 LOCOMOTOR SYSTEM vol. 11, 2004, No. 3+4

9 lia). Only about 15 % lengthening should be attempted per lengthening. This does not mean that lengthening cannot be performed multiple times only that at each instance a huge lengthening should not be attempted. The following scenarios are meant to be a guide for ultimate limb length equalization. When undertaking equalization, patient assets and liabilities must always be considered in order to avoid possible complications. Patient A is an 8y.o. boy with a septic growth arrest of the distal femur with a straight bone. The projected discrepancy will not be huge. If one obtains yearly radiographic measurements for 3 5 years and performs one lengthening for the projected (not actual) difference at age 12 13, there is still time for an epiphyseodesis of the normal side if there are major problems with the lengthening or the entire amount cannot be obtained. Patient B is a 6y.o. with an incomplete distal femoral growth arrest, about degrees of deformity and currently 6 cm of shortening. This is clearly someone who will ultimately need 2 procedures, probably two lengthenings. The physeal bar needs to be mapped (if possible by CT) to see if it is potentially resectable. If so, bar resection, deformity correction and lengthening of 6 8 cm will leave one needing to continue plotting discrepancy but will give one a short, straight leg and not a progressively more deformed one. Alternatively, if the bar is un-resectable or assessment of the bar cannot be done, completion of the growth arrest (entire growth plate) will eliminate recurrence of deformity. Patient C has mild fibular hemimelia: 5 toes, ball-and-socket ankle, no coalition, limb length discrepancy projected of only 9 cm. There are two possible treatment options. One is to lengthen and correct deformity now and then resume plotting the discrepancy with a second lengthening or epiphyseodesis later. The second is to do nothing now and do one large procedure later consisting of correction of deformity, lengthening and simultaneous contralateral epiphyseodesis. Patient D is a 2 y.o. with fibular hemimelia, 4 toes, an abnormal hindfoot and an ipsilateral short femur. Problems to consider are: a large projected cm discrepancy, two limb segment involvement, tibial procurvatum and valgus, femoral retroversion and distal valgus +/ proximal varus, and a potentially unstable knee and ankle. One should avoid limb lengthening until the difference becomes unwieldy (usually age 4 6). Use a tapered shoe lift only if using an AFO (ankle foot orthosis) or if the heel cord is becoming tight from toe walking. One can then do a limited magnitude (e.g. 8 cm combined) two-segment lengthening (probably with a circular fixator to extend to the foot) and correct all tibial and femoral deformities. When finished, resume plotting the discrepancy and hopefully lengthen only one more time (+/ epiphyseodesis) many years later. The question arises now as to what limb length inequality magnitude is currently unmanageable. This is a controversial topic but I truly believe that certain entities would be better served by amputation or prosthesis than by lengthening. I think that tibial aplasia with an inadequate extensor mechanism will function best with an early through-knee amputation. I believe that PFFD (proximal femoral focal deficiency) without a fixable hip joint is not able to be lengthened safely. A patient with severe fibular hemimelia and fewer than POHYBOVÉ ÚSTROJÍ, ročník 11, 2004, č

10 3 toes cannot have a good serviceable foot. As mentioned above, these issues are controversial and this merely represents my opinion. REFERENCES 1. BLOUNT W. P., CLARKE G. R.: Control of bone growth by epiphyseal stapling. A preliminary report. J bone Joint Surg (Am) 31A, 1949, p BLOUNT W. P., ZEIER F.: Control of bone length. JAMA 148, 1952, p GREEN W. T., ANDERSON M.: Epiphyseal arrest for the correction of discrepancies in length of the lower extremities. J Bone Joint Surg (Am) 39A, 1957, p GREULICH W. W., PYLE S. I.: Radiographic Atlas of Skeletal Development of the Hand and Wrist. 2 nd ed. Stanford: Stanford University Press, MOSELEY C. F.: A straight-line graph for leg-length discrepancies. J Bone Joint Surg (Am) 59A, 1977, p PHEMISTER D. B.: Operative arrestment of longitudinal growth of bones in the treatment of deformities. J Bone Joint Surg 15, 1933, p Author s address: Deborah Faith Stanitski, M.D., FRCS Professor of Orthopaedic Surgery Medical University of South Carolina 708 Clinical Sciences Building 96 Jonathan Lucas Street Charleston, S.C USA Phone: (843) Fax: (843) stanitsd@musc.edu 140 LOCOMOTOR SYSTEM vol. 11, 2004, No. 3+4

11 PŮVODNÍ PRÁCE ORIGINAL PAPERS BIOMECHANICKÉ A KRIMINALISTICKÉ ASPEKTY PODOGRAMŮ DĚTÍ S KOSTNÍMI DYSPLAZIEMI A VROZENÝMI KONČETINOVÝMI DEFEKTY BIOMECHANICAL AND CRIMINALISTIC ASPECTS OF PODOGRAMS IN CHILDREN SUFFERING FROM SOME BONE DYSPLASIAS AND CONGENITAL LIMB DEFECTS MAŘÍK I. 1), STRAUS J. 2), SOCHR T. 2) 1) Ambulantní centrum pro vady pohybového aparátu afiliované ke Katedře antropologie a genetiky člověka, PřF UK v Praze 2) Policejní akademie ČR Praha SOUHRN Práce se zabývá vybranými rozměrovými charakteristikami podogramů u dětí a dospělých postižených určitou kostní dysplazií nebo končetinovou vadou. Poslední publikovaný výzkumný projekt byl zaměřen na charakteristiku podogramů skupiny zdravých českých dětí ve věku 5 17 let, u kterých bylo zjištěno podografickým vyšetřením plochonoží různého stupně nebo noha vyklenutá. Abnormální podogramy byly srovnány s normálními podogramy. Na podogramech se hodnotily 3 rozměrové parametry (šířka přední části chodidla, šířka klenku a šířka paty) v korelaci s výškou a hmotností. Byla zjištěna nestabilní závislost mezi šířkou přední části podogramu a hmotností dítěte s plochou nohou. S tělesnou výškou a hmotností nejlépe koreluje šířka přední části chodidla na podogramu normální a vysoké nohy. Předložená výzkumná práce si klade za cíl ověřit domněnku, že stejné či podobné abnormální znaky v podogramu jsou patognomonické pro stejné generalizované nebo končetinové vady skeletu a obráceně, že stejné či podobné podogramy se prokazují u různých vrozených vad systémových a končetinových. Autoři prezentují jednak hodnocení vybraných geometrických charakteristik podogramů (délka celého chodidla, délka chodidla bez otisků prstů, šířka a Schwartzův úhel) a jednak aplikaci stupnice otisků (podogramů) deformit nohou u vybraných končetinových vad (pes equinovarus, komplex femur-fibula- -ulna aj.) a u některých systémových vrozených poruch (achondroplazie, hypochondro- POHYBOVÉ ÚSTROJÍ, ročník 11, 2004, č

12 plazie, osteogenesis imperfecta, vitamin D rezistentní křivice, mnohočetné kartilaginosní exostózy, Turnerův syndrom aj.). Výsledky jsou dokumentovány v tabulce. Typické abnormální nálezy u některých nosologických jednotek jsou vyobrazeny. Hodnocení výsledků prokázalo, že aplikace stupnice podogramů deformit nohou má větší výpovědní hodnotu pro aplikaci v klinické praxi než měření vybraných geometrických parametrů na otiscích nohou. Ukazuje se nezbytné vytvořit stupnici otisků deformit nohou pro každou diagnózu. Biomechanické charakteristiky podogramů mohou být využity jednak pro diagnostiku a monitorování komplexního léčení deformit a malformací nohou a jednak pro identifikaci osob v kriminalistické trasologii. Nejvyšší výpovědní hodnotu mají podogramy osob s asymetrickou deformitou nebo malformací nohy, např. u komplexu femur-fibula-ulna. Zpřesnění dokumentace biomechanických charakteristik deformit nohou lze očekávat od měření rozložení koncentrace tlakových napětí na chodidle pomocí sofistikovaných tensometrů (např. Footscan firmy RSscan, Belgium). Klíčová slova: podogramy, kriminalistická trasologie, (patho)biomechanika, kostní dysplazie, vrozené končetinové vady SUMMARY The paper is concerned with dependence of representative podographic measurements of children suffering from bone dysplasias and/or congenital limb defects. The last research project was focused on podograms of children with flat foot and pes excavatus that were compared with normal podograms of a group of Czech children at the age 5 17 years. In three types of podograms were analysed 3 exactly defined parameters of foot: width of forefoot, width of fornix and width of heel. The forefoot width at podograms of pes excavatus and normal (healthy) foot correlates the best with body height and weight. There was established instable dependence of the forefoot width of flat foot on body height and weight. The aim of this research project was to prove hypothesis that there are the same / similar extraordinary foot deformity at the same nosological units of generalized skeletal abnormalities and vice versa to establish that the same / similar podograms (imprints) can be observed in different systemic disorders and/or congenital limb defects. That is why we have studied podograms of children suffering from some congenital foot and/or limb deformities e.g. pes equinovarus, complex femur-fibula-ulna, etc. The next group that was studied contained achondroplasia, hypochondroplasia, osteogenesis imperfecta, vitamin D resistant rickets, multiple cartilaginous exostoses, Turner syndrom, etc. In this pilot s study, there were measured and analysed as the representative geometric parameters (length of sole, length of sole without toes, width of forefoot and angle of Schwarz) as the scale for foot deformities. The results are documented in tables and at graphs. Significant atypical podograms of foot deformities are demonstrated. Our assessment showed that the scale for foot deformities is more valuable from the clinical point of view than the geometric parameters measured at foot imprints. It should be made special scales for each diagnosis 142 LOCOMOTOR SYSTEM vol. 11, 2004, No. 3+4

13 in future. Making and evaluation of podograms is simple and still very useful method for diagnostics and monitoring of foot deformities treatment. Podograms can be used for identification of persons in criminalistic trasology, too especially these of asymmetric (unilateral) limb defects e.g. complex femur-fibula-ulna. Sofisticated measurement of pressure distribution under the sole will be appropriate (e.g. Footscan firm RSscan, Belgium, etc). Key words: podograms, criminalistic trasology, (patho)biomechanics, bone dysplasias, congenital limb defects ÚVOD Otisk (stopa) bosého chodidla zatíženého hmotností probanda se definuje jako podogram. Podogram přináší řadu poznatků o svalově kosterním aparátu osoby, která otisk vytvořila. Zkoumání podogramů a dekódování informace z nich se dnes využívá nejen v ortopedii, ortopedické protetice, antropologii, fysiatrii a jiných klinických oborech, ale i v kriminalistice pro identifikační účely v oblasti trasologické identifikace (12, 14, 16). Je všeobecně známo, že stopy bosé nohy zajištěné na místě trestného činu nebo vyšetřované události nejsou jednoznačné a pro určitého jedince zcela specifické. Při hodnocení stop bosých chodidel je třeba brát v úvahu okolnosti, které mohou podogramy modifikovat, např. jejich rozdílnost v plošné a objemové stopě (3D zobrazení), odlišný mechanismus vzniku stopy při různých druzích lokomoce (běh, chůze, skok). Záleží na anatomické dispozici jedince (hmotnost, výška těla, různé mechanické vlastnosti pojivové tkáně geneticky předurčené), ale i na vlastnostech podložky (např. tuhost, pružnost apod.) nebo velikosti sil při interakci s povrchem terénu apod. (11). Identifikaci osoby podle stopy bosého chodidla lze provést pouze tehdy, pokud je ve stopě odražena representativní kresba papilárních linií v tomto případě je řadíme mezi daktyloskopické stopy. Kresba papilárních linií nohy se zjišťuje z tzv. plantogramu, který se získá otiskem bosé nohy, natřené tiskařskou černí, na list bílého papíru. Papilární linie a vzory na chodidle stejně jako dermatoglyfické vzory na rukou a prstech jsou pro každého člověka zcela individuální, specifické, geneticky podmíněné a je možné je využít v identifikačním zkoumání. Významné identifikační individuální znaky na plantogramu zanechají také získané změny měkkých tkání chodidla (po úrazu, zánětu aj), které se projevují např. jizvou, která mění papilární vzory a linie na chodidle, nebo i skeletu nohy, což se projeví abnormálním tvarem nohy, asymetrickým rozložením koncentrace tlaku pod chodidlem apod. Z podogramu lze usuzovat na výšku a hmotnost jedince, který stopu zanechal. Teoretický rozbor problematiky podogramu, studium podogramu a snaha o stanovení individuálních identifikačních znaků nejsou v kriminalistice novou věcí. Myšlenku individuálnosti stopy bosé nohy uvádí například H. Gross v prvním vydání Handbuch für Untersuchungsrichter als System der Kriminalistik (3). Objevuje se také v kriminalistických učebnicích ve 30. a 50. letech. První vědecké publikace, které objasňovaly mechanismus vzniku podogramu a možnost využití pro individuální POHYBOVÉ ÚSTROJÍ, ročník 11, 2004, č

14 identifikaci, byly publikovány v sedmdesátých a osmdesátých letech (12, 13, 8). Mechanismus vzniku stopy bosé nohy v klidových podmínkách odpovídá mechanismu vzniku podogramu. Ten spočívá v dokonalém otisku chodidla bosé nohy na podložku. Ve stoje na obou nohou se těžiště těla promítá do centra opěrné báze těla, což odpovídá svislici spuštěné z těžiště těla (z oblasti promontoria) mezi opěrné plochy chodidel přibližně mediálně od navikulárních kostí (2). Při stoji na jedné noze svislá těžnice prochází asi uprostřed délky nohy, tj. člunkovou kostí. Při klidném stoji na obou nebo jedné noze se noha opírá o podložku bříšky prstů, hlavičkami zánártních kostí, zevním okrajem chodidla a hrbolem kosti patní. Část plochy chodidla a téměř celý vnitřní okraj je klenutý. Pro další studium je nutné se alespoň ve stručnosti zmínit o anatomické stavbě a normální funkci lidské nohy. Aby těleso bylo stabilní, musí být podepřeno ve třech bodech a průmět těžiště musí spadat mezi tyto body, do plochy opory. Normální noha má tedy tři body opory, které leží v kontaktních plochách kosti patní, hlavici prvého metatarzu (palce) a hlavici pátého metatarzu (malíku). Mezi těmito body je tvořeno klenutí nohy. Klenba se skládá z pěti podélných paprsků. Vpředu jsou poměrně volné a mnohonásobně rozčleněné, a tak umožňují co nejdokonalejší přizpůsobení tvaru nohy podložce. Vzadu mají pohyblivost nepatrnou a jsou masivně stavěny, aby unesly velké zatížení. Při stoji na rovném horizontálním povrchu se přenáší u normálního zdravého chodidla přibližně polovina zatížení do okolí zadního opěrného bodu, kde je vnitřní mediální a vnější laterální výběžek patní kosti. Třetina zatížení se přenáší do oblasti předního vnitřního opěrného bodu, kde je hlavička první metatarzální kosti. Šestinu zatížení pak přenáší oblast vnějšího laterálního opěrného bodu, kde je hlavička páté metatarzální kosti. Podle Z. Sobotky (10) se koncentrace tlakových napětí na chodidle soustřeďuje do okolí staticky určité trojnožky opěrných bodů, kdy se dotyk nemění při libovolně nerovném povrchu. Tento stav je narušen u plochého chodidla, kdy je dotyková plocha s terénem nadměrně veliká a každá nerovnost terénu se pak citelně projevuje i bolestí pro statickou neurčitost dotyku. Naopak u vyklenuté nohy jsou dotykové plochy v okolí opěrných bodů příliš malé a napětí na nich dosahuje nadměrných hodnot, což způsobuje nadměrné namáhání příčné i podélné klenby chodidla. Práce z posledních let (např. 9) ukazují, že tento klasický model staticky určité trojnožky opěrných bodů (4, 10) má jen omezenou platnost u zdravých nohou mladých jedinců. Neplatí u starších osob a nohou s deformitami vrozenými či získanými. Protože stoj není statický stav, uvažuje se dnes o dynamickém tříbodovém systému, kde se kontinuálně mění kombinace opěrných bodů. Měkké tkáně pod opěrnými body rozkládají zatížení do okolní větší plochy (17). Stopa bosé nohy na místě činu se může nacházet buď samostatně, jako jednotlivá trasologická stopa, nebo se odráží ve stélce obuvi, v které může zanechat vyhodnotitelné stopy, které mohou případně podávat informaci o deformacích či jiných anomáliích nohy. Individuální identifikace člověka podle stop bosých nohou nebo otisku jednoho chodidla je složitým teoretickým i praktickým problémem. Dosud nebyl uspokojivě vyřešen postup, jak toto identifikační zkoumání dovršit (samozřejmě pokud v trasologické stopě nebyl prokázán odraz daktyloskopických vzorů). V naší krimina- 144 LOCOMOTOR SYSTEM vol. 11, 2004, No. 3+4

15 listické literatuře byly stanoveny základní parametry stopy chodidla bosé nohy; určité možnosti ke stanovení identifikace osoby lze spatřovat ve vymezení úhlu palce, úhlu stopy a stupně plochosti chodidla. Tento postup znamená pouze teoretický začátek, který poukázal na možnosti dalších identifikačních zkoumání a zároveň na složitost celého problému. Možnost zlepšení identifikačního zkoumání stopy bosé nohy je okrajově popsána i v zahraniční literatuře (16). Při zkoumání biomechanického obsahu podogramu je největší pozornost zaměřena na geometrické znaky podogramu, které podávají informaci především o tělesné výšce osoby. Dynamické znaky podogramu informují o tělesné hmotnosti osoby. Z podogramu tak můžeme usuzovat na somatotyp pachatele a odvodit i tzv. body mass index (BMI). Dosud realizované výzkumy směrem k poznání biomechanického obsahu podogramu bosé nohy byly orientovány na dekódování kriminalisticky relevantní informace z podogramu normální zdravé nedeformované nohy. Studiu podogramů dětí a mladistvých se věnoval J. Straus (15). Potvrdil některé výše uvedené závěry, získané při studiu nohy dospělé. Zjistil, že podle rozměrů přední části nohy je možné predikovat a s jistou přesností vypočítat tělesnou hmotnost v případech normální a vysoké nohy. Zcela odlišné a nestandardní parametry byly získány z analýzy ploché nohy: při měřeních a výpočtech mezi přední částí chodidla a tělesnou hmotností nebyly zjištěny signifikantní vztahy nelze je matematicky definovat. Se zvyšující se hmotností těla se zvětšuje nepřesnost odhadu tělesné hmotnosti. Plochá noha je zcela individuální a neposkytuje žádné možnosti predikce hmotnosti nebo výšky. Byla studována i závislost délky nohy na věku u chlapců a dívek ve věku let, výsledky byly graficky zpracovány a jsou využitelné v klinické praxi (5). Výzkum podogramů jedinců s končetinovými, kombinovanými či systémovými vadami nebyl zatím uskutečněn. Při biomechanickém hodnocení podogramů jedinců s vrozenými končetinovými nebo kombinovanými a systémovými vadami lze předpokládat, že stejné nozologické jednotky budou vykazovat specifické zvláštnosti v podogramech, což bude pro identifikaci vady (osoby) statisticky významné. Naopak se předpokládá, že stejné či podobné typy podogramů se budou zjišťovat u různých systémových vad. V těchto případech identifikace vady (osoby) podle podogramu nebude možná. Dnes již je jisté, že specifické významné stopy využitelné v identifikačním zkoumání může zanechat pouze noha deformovaná vlivem úrazu, operace nebo stopa chodidla s vrozenými či získanými vadami. Cílem výzkumného projektu bylo stanovit biomechanické charakteristiky podogramů u vybraných končetinových a systémových vad skeletu, které bude možné využívat jak k monitorování vývoje deformity během růstu a hodnocení průběhu léčení vady, tak k individuální identifikaci postižených jedinců. SOUBOR PACIENTŮ A METODY MĚŘENÍ Biomechanická analýza podogramů, získaných otisknutím levého a pravého chodidla zatíženého hmotností probanda, byla provedena u heterogenní skupiny 180 chlapců a dívek různého věku, postižených získanými nejčastěji neurogenními vadami nebo vrozenými končetinovými deformi- POHYBOVÉ ÚSTROJÍ, ročník 11, 2004, č

16 tami a systémovými vadami. Soubor jsme s ohledem na signifikantní počty pacientů s určitou klinicko-genetickou diagnózou zredukovali. Biomechanické hodnocení podogramů deformit nohou bylo provedeno u osmi klinicko-genetických diagnóz: pes equinovarus congenitus (1), komplex femur-fibul-ulna, achondroplazie, hypochondroplazie, osteogenesis imperfecta, vitamin D rezistentní křivice, mnohočetné kartilaginosní exostózy a Turnerův syndrom (7). Podogramy pro měření byly získávány běžně užívaným způsobem, kterým se odebírají měrné podklady k zhotovení individuálních vložek do bot. Vyšetřovaný jedinec nakročí jednou (pak druhou) nohou (malé dítě je postaveno) na jemnou pryžovou folii, natřenou tiskařskou černí, která je volně položena na rovné pevné podložce s bílým nelesklým papírem (princip razítka), a zatíží nohu (malé dítě obě nohy najednou) hmotností těla. Podogramy byly získány od pacientů s různými vrozenými deformitami nohou se snahou, aby celé deformované chodidlo (i s prsty) bylo co nejvíce zobrazeno na podogramu. Na každém podogramu byly měřeny čtyři geometrické parametry (obr. 1) v centimetrech s přesností 0,1 cm: X1 délka celého chodidla X2 délka chodidla bez otisků prstů Některé podogramy bosých nohou s vývojovou vadou postrádají obtisky všech prstů, a proto v těchto případech byly parametry X1 a X2 shodné. X3 šířka chodidla byla měřena v přední části od vnitřního okraje hlavičky 1. metatarzu k vnějšímu okraji hlavičky 5. metatarzu (úsečka AD). Vždy může dojít k mírnému zkreslení při určení přesné polohy okrajových bodů přednoží. Schwartzův úhel: tento úhel je tvořen tečnou vnitřní strany chodidla a tečnou protínající vrchol vnitřní přední strany chodidla a nejužší část isthmu chodidla. Obr. 1. Schéma měření Schwartzova úhlu. U všech měřených podogramů byl vypočítán tzv. index I, který se vypočítá dělením parametru X1 parametrem X3. Tento index můžeme matematicky vyjádřit jako: I = X1/X3. Všechny měřené podogramy probandů byly zařazeny podle tvaru otisku, pozorovaného stupně plochosti, exkavace, equinovarozity či equinovalgozity do typů podo- 146 LOCOMOTOR SYSTEM vol. 11, 2004, No. 3+4

17 Obr. 2. Schema stupnice typu deformit nohou (podle 6, 1) použité pro hodnocení podogramů probandů. Jednotlivé typy podogramů jsou označeny velkými písmeny. Podogram deformované nohy je přiřazen podle podobnosti k jednomu či více typům. gramů podle schema stupnice deformit nohou. Jedná se o subjektivní přirovnání podogramů probandů k nejpodobnějšímu typu na uvedené stupnici (obr. 2). VÝSLEDKY Biomechanická analýza podogramů obou nohou byla provedena u souboru 60 dětí s vybranými klinicko-genetickými diagnózami. Výsledky práce jsou uvedeny v tabulce 1. Z měřených geometrických parametrů jsou pro charakteristiku vrozené nebo získané deformity nohy významné index I = X1/X3, úhel α a typ nohy. Byly zaznamenány značné rozdíly ve velikostech úhlu α a průběh indexu I byl charakterizován jako nestabilní. Různý typ nohy, zjištěný v rámci jedné diagnózy, je v souhlase s proměnlivým úhlem α. Čím větší stupeň plochosti podogram vykazoval, tím více se zmenšila hodnota měřeného Schwartzova úhlu α. U podogramů se značným stupněm plochosti ve většině případů nebylo možné Diagnóza Počet I = X1/X3 Úhel alfa [ ] Typ nohy EQV (obr. 3) 7 2,30 ± 0,21 64,6 ± 3,8 U, A, Z FFU (obr. 4) 4 2,74 ± 0,25 80,4 ± 1,7 D, B, ACH (obr. 5) 15 2,45 ± 0,22 70,0 ± 2,9 A, B, D, Z HCH 4 2,49 ± 0,22 70,2 ± 2,6 A, N OI (obr. 6) 14 2,73 ± 0,26 77,6 ± 2,1 Z, B, D, N, Y VDRR 9 2,38 ± 0,22 76,7 ± 2,2 N, A, MKE 4 2,65 ± 0,23 63,9 ± 3,5 Z, N TS 3 2,45 ± 0,21 62,5 ± 3,7 Z, N Tabulka 1: obsahuje počty vyšetřených pacientů u jednotlivých nozologických jednotek, index I = X1/X3, průměrný úhel alfa a typy podogramů, ke kterým bylo možno otisk deformované nohy přiřadit. Vysvětlivky: EQV pes equinovarus congenitus, FFU komplex femur-fibul-ulna, ACH achondroplazie, HCH hypochondroplazie, OI osteogenesis imperfecta, VDRR vitamin D rezistentní křivice, MKE mnohočetné kartilaginosní exostózy, TS Turnerův syndrom POHYBOVÉ ÚSTROJÍ, ročník 11, 2004, č

18 Obr. 3. Pes equinovarus congenitus (EQV) l. sin. reziduální deformita po konzervativním léčení dívka 6 let: Levá noha: X1 = 17,3 cm, X2 = 15,4 cm, X3 = 7,0 cm, úhel α = 29, index I = 2,47, typ nohy A. Pravá noha: X1 = 15,3 cm, X2 = 13,9 cm, X3 = 6,5 cm, úhel α = 48, index I = 2,35, typ nohy U. tento úhel změřit. Čím více jedinců se stejnou deformitou či diagnózou bylo hodnoceno, tím větší byl počet různých typů podogramů, ke kterým bylo možno otisk nohy přirovnat. Měřenými geometrickými parametry jsme prokázali u všech hodnocených probandů bez ohledu na deformitu nohy či diagnózu signifikantní asymetrii v podogramu levé a pravé nohy. DISKUSE Hodnocení výsledků studie prokázalo, že aplikace stupnice podogramů deformit nohou má pro charakteristiku diagnózy vady či deformity větší výpovědní hodnotu než měření vybraných geometrických parametrů na otiscích nohou, a proto je lépe využitelná v klinické praxi. Biomechanické charakteristiky podogramů (tj. geometrické parametry i stupnice typu deformit nohou) mohou být využity jednak pro diagnostiku 148 LOCOMOTOR SYSTEM vol. 11, 2004, No. 3+4

19 Obr. 4. Komplex femur-fibula-ulna (FFU) l. dx. chlapec 16 let: Levá noha: X1 = 25,5 cm, X2 = 21,3 cm, X3 = 9,5 cm, úhel α = 46, index I = 2,68, typ nohy N, A. Pravá noha: X1 = 13,9 cm, X2 = 8,7 cm, X3 = 5,0 cm, úhel α =?, index I = 2,78, typ nohy? a monitorování komplexního léčení deformit a malformací nohou a jednak pro identifikaci osob v kriminalistické trasologii. Byla potvrzena hypotéza, že stejná vrozená vada pohybového aparátu vykazuje podobné abnormální znaky v podogramu a na druhé straně podobné podogramy jsou přitomny u různých vrozených vad systémových a končetinových (15). Byl potvrzen i předpoklad, že podogramy nohou u systémových vad jsou asymetrické nejsou zrcadlově shodné v důsledku různě vyjádřené POHYBOVÉ ÚSTROJÍ, ročník 11, 2004, č

20 Obr. 5. Achondroplazie (ACH) chlapec 8,5 roku: Levá noha: X1 = 17,3 cm, X2 = 14,9 cm, X3 = 7,5 cm, úhel α = 50, index I = 2,31, typ nohy N. Pravá noha: X1 = 17,0 cm, X2 = 14,6 cm, X3 = 7,5 cm, úhel α = 49, index I = 2,27, typ nohy Z. laterality postižení (obr. 3, 6). Toto pozorování je ve shodě s výsledky studie pro zjišťování symetrie zátěže dolních končetin resp. nohou ve stoji na dvou digitálních vahách a na tenzometrických plošinách u zdravých mladých jedinců (2). Absolutní hodnoty průměrné diference na vahách byly 2,11 kg a na tenzometrických plošinách 2,85 kg. Byl zjištěn i rozdíl mezi maximálním a minimálním zatížením jedné dolní končetiny v časovém intervalu 10 s a stanovena směrodatná odchylka pro tyto hodnoty, která vyjadřovala míru titubace v klidném stoji. Její průměrná hodnota byla 0,729 kg. Lze dedukovat, že u vrozených končetinových vad i systémových vad pohybového aparátu je rozdíl zatížení nohou podstatně větší, což se významně projeví v biomechanickém obsahu podogramů dětí s vrozenými vadami. Vrozené nebo získané vady nohou jsou případem, kdy přednoží v důsledku svalové dysbalance, kontraktur a následných degenerativních změn ztrácí svoji pružnost, což má za následek asymetrické skeletální, ale i trofické změny kůže a podkoží jedné nebo obou nohou, např. u rigidního pes equinovarus nebo malformované nohy u komple- 150 LOCOMOTOR SYSTEM vol. 11, 2004, No. 3+4

21 Obr. 6. Osteogenesis imperfecta pes cavus bilat. 2. stupně 9 let: Levá noha: X1 = 20,2 cm, X2 = 16,8 cm, X3 = 7,6 cm, úhel α = 54, index I = 2,66, typ nohy Y. Pravá noha: X1 = 19,6 cm, X2 = 16,6 cm, X3 = 7,6 cm, úhel α = 55, index I = 2,58, typ nohy Y. xu femur-fibula-ulna (obr. 4, 5). Právě tyto asymetrické deformity nebo malformace nohy poskytují v podogramu individuálně charakteristické identifikační znaky osoby a z kriminalistického pohledu mají nejvyšší výpovědní hodnotu. Zhotovení a hodnocení podogramů je jednoduchou a velmi užitečnou metodou pro dokumentaci závažnosti deformit či vad nohou a monitorování úspěchu léčení. Zpřesnění biomechanických charakteristik deformit nohou lze očekávat od měření rozložení koncentrace tlakových napětí pod chodidlem ve stoje i při chůzi pomocí sofistikovaných tensometrů (např. Footscan firmy RSscan, Belgium). POHYBOVÉ ÚSTROJÍ, ročník 11, 2004, č

22 ZÁVĚR Příspěvek je orientován na řešení dosud nezkoumaných znaků biomechanického obsahu podogramů nohou u některých končetinových a systémových vad pohybového aparátu dětí na základě hodnocení jednak vybraných geometrických parametrů a jednak aplikace stupnice typu deformit nohou, jež byla použita pro hodnocení podogramů probandů. Ukazuje se potřeba vytvořit stupnici otisků deformit nohou pro jednotlivé vrozené vady resp. diagnózy s využitím měření rozložení koncentrace tlakových napětí pod chodidlem ve stoje i při chůzi pomocí sofistikovaných tensometrů.výsledky práce rozšiřují poznatky o patobiomechanice nohou. LITERATURA 1. DUNGL P.: Ortopedie a traumatologie nohy. Praha, Avicenum zdravotnické nakladatelství, 1989, 285 s. 2. DVOŘÁK R., KRAINOVÁ Z., JANURA M., ELFMARK M.: Standardizace metodiky klinického vyšetření stoje na dvou vahách. Rehabilitace a fyzikální lékařství, 7, 2000, č. 3, s GROSS, H.: Handbuch für Untersuchungsrichter. Graz: Univerzitäts-Buchhandlung, 1893, 597 s. 4. KAPANDJI I. A.: The physiology of the joints. Vol. 2 Lower limb. Edinburgh, Churchill Livingstone, KLEMENTA J., KOMANDA S., KRÁTOŠKA J.: Matematický model predikce somatických rozměrů a jeho využití při stanovení tělesné výšky ze známé délky nohy. In: Sborník prací pedagogické fakulty UP v Olomouci. Biologie, SPN, Praha KUBÁT R.: Vady a nemoci nohou. Praha, Univerzita Karlova, 1988, 104 s. 7. MAŘÍK I.: Systémové, končetinové a kombinované vady skeletu 2. část: kasuistická sdělení. Monografie. In: Pohybové ústrojí, 8, 2001, č. 3+4, s PORADA V., STRAUS J.: Criminalistic and forensic biomechanics. Praha: Police History, 2001, 158 s. 9. ROY K. J.: Foot, pressure and motion measuremetns in the foot: current concepts. Clin Pediatr Med Surgery, 1988, 3, s SOBOTKA Z.: Biomechanické funkce dolních končetin a chodidel. Pohybové ústrojí, 3, 1996, č. 1, SOCHR, T.: Využití fragmentů trasologických stop v kriminalistické biomechanice. Diplomová práce (vedoucí J. Straus). Praha: PA ČR, STRAUS J.: Biomechanické metody identifikace osob. Praha: PA ČR, 1996, 58 s. 13. STRAUS J.: Predikce hmotnosti těla z vybraného parametru podogramu. Pohybové ústrojí, 4, 1997, č. 2, s STRAUS J.: Identifikační hodnota podogramu bosé nohy. Kriminalistika, 1, 1997, s STRAUS J.: Geometrické a dynamické znaky podogramu dětské nohy. Pohybové ústrojí, 6, 1999, č. 2, s STRAUS J.: Forenzní biomechanika. Praha: PA ČR, 1999, 256 s. 17. VAŘEKA I.: Dynamický model tříbodové opory nohy. Pohybové ústrojí, 10, 2003, č. 3 4, s Adresa autora: Doc. MUDr. Ivo Mařík, CSc. Ambulantní centrum pro vady pohybového aparátu Olšanská 7, Praha 3 ambul_centrum@volny.cz 152 LOCOMOTOR SYSTEM vol. 11, 2004, No. 3+4

23 PŮVODNÍ PRÁCE ORIGINAL PAPERS NĚKTERÉ ZÁKLADNÍ ASPEKTY ZABEZPEČUJÍCÍ ÚČINNOU A DLOUHODOBOU STABILITU KOMPOZITNÍCH KYČELNÍCH IMPLANTÁTŮ SOME FUNDAMENTAL ASPECTS SECURING THE EFFECTIVE LONG-TERM STABILITY OF COMPOSITE HIP REPLACEMENT PETRTÝL M., ADAM M., BASTL Z., DANEŠOVÁ J., HULEJOVÁ H., MAŘÍK I., JÍRA A. SUMMARY Provision of a long-term functional stability of the inanimate implants in the live surroundings is a complex and quite an uneasy task. The exacting character of an effort that is made to connect two substantially different materials, the inanimate and live ones, is given by a principal difference in materials*) and biomaterials**) in all structural levels. Biological materials differ from non-biological materials in mechanical, physical and chemical properties; their mechanical, physical and chemical behaviors are different. In view of the fact that, up to now, contemporary technologies/biotechnologies have not been able to create the adequate ( live ) materials corresponding with natural biomaterials, we are faced with the task to find such materials that, at least at some aspects, approximate to biological structures and biological properties. If some principles of regulations are applied, the stability of the inanimate implants in a live tissue can be safeguarded. The presented paper/project is focused on the regulation of mechanical properties of implant stems; on the regulations of cell orientation, and, subsequently, on the control of directions of collagen fibres (transferring dominant stresses) on the interface between the implant and the live tissue; on the creation of physical bond fields of atoms of some elements (safeguarding the bonds with the partnership atoms in collagen molecules); on the regulations of CPH *) In a given sense, materials (implants) are conceived as substances of a non-biological origin. Even though some of them can be tolerated by the live environment (tissues), they are not capable of being integrated in metabolic processes, they cannot be biologically modelled or remodelled. On the basis of these aspects, they are not biocompatible. The general meaning biomaterial used as an attribute for the inanimate materials is not precise. Simultaneously, the inanimate materials are often inaccurately included in the group of biocompatible materials. In fact, these are the materials that are tolerated by the biological environment. **) Biomaterials are substances in which metabolic processes can proceed; they are capable of reproducing. In most cases, some biomaterials can be biocompatible. POHYBOVÉ ÚSTROJÍ, ročník 11, 2004, č

24 mediators (collagen-proteoglycans-growth hormones); and on the regulation (acceleration) of the new creation of a cortical bone. Key words: biomechanics, biochemistry, replacements, hip stems, molecular bonds, regulation INTRODUCTION At present, the most widespread implants in the clinical practice are the implants of the 1 st generation. These implants are mostly tolerated***) by the biological environment. The implants of the 1 st generation substantially differ from the live materials in their shapes, structures, behaviour and properties. There are no metabolic processes in them, they are not biocompatible (the word frequently used for their description). For example, the present-day rigid hip implants of the 1 st generation inter-react with a cortical bone in the femur diaphysis merely mechanically. They create stress/strain shield which reduces the diaphyses deformation and increases the bending rigidity of the diaphysis-implant system. The rigid implants reduce the natural deformations of a cortical bone, which, in some cases, results in reducing their stability in the cavity of a medullar canal, in their undesirable rotations, or in the combinations of rotations with shears. The implants of the 2 nd generation are biologically tolerated artificial replacements which, in some mechanical properties, can approximate to the mechanical properties of a cortical bone. If a composite hip implant of the 2 nd generation is properly designed, the translations of the highest stresses can be identified from their surfaces in the direction towards the centre, and the shield effect on a cortical bone can be reduced. One of the principal indicators of a correct function of the implants in the femur cavity is their mechanical and physical stability. Mechanical stability of the implants in the femur cavity means their long-term (ideally permanent) mechanical contact with the tissue. Physical stability of the implants of the 1 st and 2 nd generation in the femur cavity means their long-term physical compatibility with the tissue. Mechanical compatibility with the tissue Mechanical compatibility with the tissue is a mechanical contact on the interface between an implant and a tissue at pressure stress. Mechanical compatibility with the tissue does not represent the biocompatibility of the implant with a bone tissue. ***) In spite of the fact that the applied implants are tolerated by the surrounding biological environment, they are not considered bio tolerant materials, because they do not tolerate the presence of the live environment since they do not perceive this environment biologically. The tolerance or intolerance can be manifested merely by the surrounding live environment in regard to the inanimate implant, to which, in case of intolerance, it responds adequately by destroying it or forcing it out. In this way, bio tolerance merely applies to the relation between the tissue - live environment and the inanimate (heterogenous) material. 154 LOCOMOTOR SYSTEM vol. 11, 2004, No. 3+4